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Auteur: Mr GRASSET – Lycée Clos Maire BEAUNE
Le redressement est la conversion d’une tension alternative en une tension continue.
Signal obtenu en courant alternatif 12V Signal obtenu en courant continu 12V
Comment obtenir un signal continu à partir d’une source decourant alternatif?
REDRESSEMENT MONOALTERNANCE
REDRESSEMENT DOUBLE ALTERNANCE
FILTRAGE PAR CONDENSATEUR
DIFFERENTES METHODES SONT UTILISEES POUR REDRESSER LE COURANT ALTERNATIF
LA DIODE
La diode est un dipôle passif polarisé. Son symbole est le suivant:
i
v
La caractéristique d’une diode dite « parfaite » est la suivante:
Les courbes que j’utilise dans ce dossier sont obtenues en considérant que les diodes sont parfaites.
Une diode a la propriété de laisser passer le courant dans un sens (diode passante) et de l'arrêter dans l'autre sens (diode bloquée). Une étude approximative semble montrer que la diode se comporte comme un fil de résistance négligeable quand elle est passante et comme un interrupteur ouvert quand elle est bloquée.
La réalité est un peu différente. La caractéristique U= f(I) nous le montre:
La diode n'est passante que lorsque la tension dépasse un seuil (environ 0,6V pour une diode au silicium).
La tension aux bornes de la diode passante varie très peu en fonction de l'intensité
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LE REDRESSEMENT MONOALTERNANCE
u ur
La diode permet le passage du courant électrique uniquement pendant l’alternance positive de la tension u(t).
Pendant l’alternance négative, la diode est polarisée en inverse, le courant électrique ne passe pas
On dit qu’il y a redressement mono alternance
Lorsque u > 0 alors uR = u > 0
Lorsque u < 0 alors uR = 0
Caractéristiqued’une diode
Le montage réalisé est le suivant:
On obtient le signal suivant sur l’oscilloscope:
La période de la tension redressée mono alternance est la même que celle de la tension sinusoïdale
T’T
L’alternance négative a donc été supprimée
T = T’
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REDRESSEMENT DOUBLE ALTERNANCE
Un pont de diode, appelé aussi « pont de Graëtz », comporte quatre diodes de redressement.
On trouve ce montage dans beaucoup d’appareils : chaîne HIFI, ordinateur…
R
D4
D1
D2D3
6V ~ u
uR
Le montage réalisé est le suivant:
Le pont de Graëtz:
Le signal obtenu est le suivant:
ÉTUDE DU FONCTIONNEMENT DU PONT DE GRAËTZ
Si u > 0:
R
D4
D1
D2D3
6V ~ u
uR
Les diodes D2 et D4 sont bloquées donc uR = u
Si u < 0:
R
D4
D1
D2D3
6V ~ u
uR
Les diodes D1 et D3 sont bloquées donc uR = -u >0
Sur l’écran de l’oscilloscope, on obtient:
U(V)
t
L’alternance négative est redresséeU(V)
t
Dans un redressement double alternance:
La tension uR visualisée est toujours positive et s’annule périodiquement, elle est formée de deux arches de sinusoïde par période du signal d’entrée.
La période de la tension redressée double alternance est deux fois plus petite que celle de la tension sinusoïdale.
Exploitation mathématique
Exploitation pédagogique
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Dans le cas d’un redressement double alternance, la période T’ est:2T
'T
Calculons la valeur moyenne u
Le signal sinusoïdal s’écrit sous la forme: )wtsin(UuM
Avec UM tension maximaleT2
w
T’ T
U(V)
t
UM
Et w la pulsation donnée par:
'T
0M
dt)wtsin(U'T
1u
soit
M
U2u
La valeur efficace est donnée par:2
UU M
eff
Ce calcul mathématique est intéressant en particulier pour une classe de BAC PRO ELEEC.
Cela permet d’avoir une problématique concrète pour débuter une séquence sur le calcul intégral.
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Pour une classe de BAC PRO ELEEC, il serait intéressant de réaliser le montage double alternance en utilisant des led. Les élèves voient les led s’allumer et s’éteindre simultanément. Le principe de fonctionnement du pont de diodes semble alors bien plus simple à expliquer.
Pour v>0: Pour v<0
L’explication théorique peut se faire de la façon suivante: les branches dans lesquelles il n’y a pas de courant ont été supprimées.
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R
D4
D1
D2D3
6V ~ u
uRC
FILTRAGE PAR CONDENSATEUR
La présence d’un condensateur de capacité suffisamment grande, en parallèle avec la résistance, diminue l’ondulation de la tension redressée.
Une tension redressée a toujours le même signe mais elle n'est pas continue puisqu'elle varie de 0 à Um.
Le condensateur est un réservoir à charges électriques.
Il est constitué de 2 armatures (surfaces conductrices) séparées par un isolant (diélectrique)
La caractéristique essentielle d'un condensateur (comme celle d'un réservoir) est sa capacité C. Elle s'exprime en farads (F)
Le condensateur
Le montage réalisé est le suivant:
Le signal obtenu est le suivant:
Décharge du condensateurCharge du condensateur
Si le condensateur a une capacité suffisante, les variations de la tension peuvent être négligeables, la tension est quasiment continue.
Oscillogramme
Lorsque la tension augmente, le condensateur se charge.
Lorsque la tension à la sortie tend à diminuer, le condensateur se décharge ce qui réduit fortement la chute de la tension.
Un adaptateur secteur est constitué d'un transformateur qui abaisse la tension alternative, suivi d'un pont de diodes qui redresse cette tension et d'un condensateur qui lisse la tension redressée
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Exemple d’utilisation d’un redressement:
